5 primjera primjene prvog zakona termodinamike na izotermne procese (konstantna temperatura)
1. Grafikon ispod prikazuje idealni plin koji prolazi kroz izotermni proces (pristup). Rad koji plin izvrši u procesu AB je…
Diskusija
Izvršeni rad = površina ispod krive AB = površina trougla + površina pravougaonika
Š = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
Š = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
Š = [4 x 105] + [8 x 105]
Š = 12 x 105 Joule
Rad koji gas izvrši u AB procesu = 12 x 105 Joule
2. Rad koji obavlja idealni gas u procesu ABC je…
Diskusija
Poznato je :
Pritisak 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Pritisak 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Svezak 1 (V1) = 10 litar = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Svezak 2 (V2) = 30 litar = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Pitao Rad koji plin obavlja u procesu ABC
Jawab :
U procesu BC, zapremina ostaje konstantna, tako da gas ne obavlja rad. Gas vrši rad samo u procesu AB jer dolazi do promjene zapremine. Stoga je rad koji gas izvrši u procesu ABC = rad koji gas izvrši u procesu AB.
Rad koji izvrši gas = površina ispod krive AB = površina trougla + površina pravougaonika.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
Š = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
Š = [50 x 105]+ [100 x 105]
Š = 150 x 105 Joule
Š = 1,5 x 107 Joule
3. Gas prolazi kroz izotermni proces. Količina toplote koja se mora apsorbovati da bi gas izvršio rad od 5000 džula je…
Diskusija
Poznato je :
Rad (W) = 5000 Džul
Pitao Apsorbirana toplota (Q)
Jawab :
Izotermni proces na koji se odnosi ovo pitanje je termodinamički proces u kojem temperatura ostaje konstantna. Odnos između temperature (T) i promjene unutrašnje energije gasa izražava se sljedećom jednačinom:
Ako je temperatura konstantna, tada je promjena temperature jednaka nuli. Promjena temperature je jednaka nuli, stoga je i promjena unutrašnje energije jednaka nuli. Primjena prvog zakona termodinamike daje sljedeće rezultate.
Prvi zakon termodinamike :
Ako je promjena unutrašnje energije (U) jednaka nuli, tada je toplota (Q) koju gas apsorbuje jednaka radu koji je gas izvršio (W). Kada gas apsorbuje toplotu, gas dobija dodatnu energiju i tu dodatnu energiju gas koristi za obavljanje rada.
Dakle, toplota koju apsorbuje gas = rad koji gas izvrši = 5000 Džula.
4. Grafik pritiska (P) u odnosu na zapreminu (V) gasa koji prolazi kroz izotermni proces prikazan je na slici ispod. Količina toplote koju gas apsorbuje u procesu AB je…
Diskusija
Poznato je :
Pritisak 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Pritisak 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Svezak 1 (V1) = 2 m3
Svezak 2 (V2) = 6 m3
Pitao Toplota (Q) koju apsorbuje gas u procesu AB
Jawab :
Izoterma = konstantna temperatura. Ako temperatura ostane konstantna, promjena temperature je nula. Ako je promjena temperature nula, promjena unutrašnje energije je nula. Veza između promjene temperature i promjene unutrašnje energije u gasu izražava se sljedećom jednačinom:
Ako se primijeni na prvi zakon termodinamike, dobijaju se sljedeći rezultati:
Ako je promjena temperature jednaka nuli, tada je toplina koju plin apsorbira jednaka radu koji je plin izvršio. Da bismo pronašli toplinu koju je plin apsorbirao u procesu AB, izračunavamo rad koji je plin izvršio na osnovu gornjeg grafikona.
Rad koji izvrši gas = površina ispod krive AB = površina trougla + površina pravougaonika.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
Š = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
Š = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
Š = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
Š = (10 x 105) + (20 x 105)
Š = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Toplota (Q) koju gas apsorbuje u procesu AB = rad koji gas izvrši u procesu AB = 30 x 105 Džul = 30 atmosfera.
5. U termodinamici, idealni gas prolazi kroz izotermni proces ako...
A. promjene u stanju gasa, temperatura uvijek ostaje konstantna
B. sve molekule se kreću različitim brzinama
C. Svi plinoviti uvjeti uvijek mijenjaju temperaturu
D. na suhu veća je molekularna brzina
E. pritisak i zapremina gasa se ne mijenjaju
Diskusija
Izotermno ili izotermno znači konstantna temperatura.
Tačan odgovor je A.
